انتخاب مواد ابزار مناسب بر اساس نوع ماشین کاری و مواد قطعه کار، اطمینان از تطابق بین ابزار و مواد قطعه کار، دانش رایج در صنعت ماشینکاری است. با این حال، شرایط دقیق مورد نیاز برای این تطابق به طور جهانی درک نشده است. در زیر، چگونگی تطابق مواد ابزار و قطعه کار از نظر خواص مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی را مورد بحث قرار خواهیم داد.
تطبیق خواص مکانیکی ابزار و مواد قطعه کار
خواص مکانیکی در درجه اول شامل طراحی پارامترهایی مانند استحکام، چقرمگی و سختی برای ابزار و قطعه کار است. مواد ابزار مختلف به ترتیب نزولی از نظر استحکام خمشی چیده شدهاند:-فولاد با سرعت بالا، کاربید سیمانی، ابزار سرامیکی، الماس، و ابزار نیترید بور مکعبی. به ترتیب نزولی چقرمگی:-فولاد پرسرعت، کاربید سیمانی، نیترید بور مکعبی، الماس، و ابزار سرامیکی. و به ترتیب نزولی سختی: ابزار الماس، ابزار نیترید بور مکعبی، ابزار سرامیکی، کاربید سیمانی، و فولاد سریع-.
تفاوت در خواص مکانیکی به ابزارها اجازه می دهد تا با نیازهای ماشینکاری مواد مختلف قطعه کار سازگار شوند. سختی ابزار برش باید بیشتر از سختی قطعه کاری باشد که در حال ماشینکاری است. بنابراین، مواد قطعه کار با سختی بالا به ابزارهای برشی با سختی بالاتر نیاز دارند. به طور کلی، هرچه سختی مواد ابزار برش بیشتر باشد، مقاومت در برابر سایش آن بهتر است، اما استحکام و چقرمگی تحت تأثیر قرار می گیرد. ابزارهایی با سختی بالا و مقاوم در برابر سایش بالا معمولاً برای زبر کردن استفاده میشوند، در حالی که ابزارهایی با سختی کمی کمتر معمولاً برای تکمیل استفاده میشوند.
علاوه بر این، ابزارهای برشی با خواص مکانیکی عالی{0}در دمای بالا، انتخاب های عالی برای برش-با سرعت بالا هستند. به عنوان مثال، ابزارهای برش سرامیکی دارای مزایای ذکر شده هستند و می توانند با سرعت های بسیار بالا برش دهند. سرعت برش مجاز آنها می تواند 2 تا 10 برابر بیشتر از ابزارهای برش کاربید باشد.
تطبیق ویژگی های فیزیکی مواد ابزار برش و قطعه کار خواص فیزیکی که در اینجا به آنها اشاره می شود عمدتاً شامل پارامترهایی مانند هدایت حرارتی ماده، نقطه ذوب و ضریب انبساط حرارتی است. هدایت حرارتی ابزار برش باید با رسانایی حرارتی قطعه کار تکمیل شود. هنگام ماشینکاری قطعات کار با هدایت حرارتی ضعیف، باید از ابزار برشی با رسانایی حرارتی بالا استفاده کرد تا گرمای برش را به موقع دفع کند و دقت ابعادی ابزار و قطعه کار را حفظ کند.
مواد مختلف ابزار برش به ترتیب نزولی از نظر مقاومت حرارتی چیده شدهاند: نیترید بور مکعبی، سرامیک، کاربید تیتانیوم-کاربید سیمانی پایه، WC{1}}بر اساس فوقریز{2}}کاربید سیمانی دانهدار، الماس و HSS. به ترتیب نزولی هدایت حرارتی: PCD، نیترید بور مکعبی، کاربید سیمانی مبتنی بر WC، کاربید سیمانی مبتنی بر کاربید تیتانیوم-کاربید سیمانی مبتنی بر HSS، سرامیکهای مبتنی بر Si3N4{9}}و سرامیکهای مبتنی بر Al2O3{10}. به ترتیب نزولی ضریب انبساط حرارتی: HSS، WC{15}}کاربید سیمانی مبتنی بر کاربید تیتانیوم{18}}کاربید سیمانی، سرامیکهای مبتنی بر Al2O3، PCBN، سرامیکهای مبتنی بر Si3N4 و PCD. و به ترتیب نزولی مقاومت شوک حرارتی: HSS، کاربید سیمانی مبتنی بر WC، سرامیک های مبتنی بر Si3N4، نیترید بور مکعبی، PCD، کاربید سیمانی مبتنی بر کاربید تیتانیوم و سرامیک های مبتنی بر Al2O3.
تطبیق خواص شیمیایی بین مواد ابزار و قطعه کار.
خواص شیمیایی شامل این است که آیا ابزار و قطعه کار دارای میل ترکیبی شیمیایی، توانایی انجام واکنش های شیمیایی و پدیده هایی مانند انتشار و انحلال هستند. اگر این پدیده ها رخ دهد، نشان دهنده عدم تطابق بین ابزار و مواد است.
مواد مختلف ابزار به ترتیب نزولی درجه حرارت ضد چسبندگی آنها با فولاد مرتب شده اند: نیترید بور مکعبی، سرامیک، کاربید سیمانی، و HSS. به ترتیب نزولی دمای مقاومت در برابر اکسیداسیون: سرامیک، نیترید بور مکعبی، کاربید سیمانی، الماس و HSS. به ترتیب نزولی شدت انتشار به فولاد: الماس، سرامیک های مبتنی بر Si3N4، نیترید بور مکعبی، و سرامیک های مبتنی بر Al2O3. و به ترتیب نزولی شدت انتشار به تیتانیوم: سرامیک های مبتنی بر Al2O3، نیترید بور مکعبی، SiC، Si3N4 و الماس.